黑钨矿,也称钨锰铁矿,是提炼钨的最主要 矿石 。 它的 化学式 为(Fe,Mn)WO4,是一种 钨酸盐 矿物。黑钨矿为褐色至黑色,具有金属或半金属光泽。一般它与锡矿石同产于 花岗石 和 石英 矿中。黑钨矿产于高温热液 脉石英 中。中国赣南、 湘东区 、粤北一带是世界著名的黑钨矿产区,占全球约60%的产量。其它主要产地有 俄罗斯 西伯利亚、缅甸、 泰国 、 澳大利亚 、 玻利维亚 等地。黑钨矿是FeWO-MnWO4类质同象系列的中间成员,其中含FeWO4或MnWO4分子在80%以上的分别称为钨铁矿和钨锰矿。与黑钨矿相关矿物有 锡石 、铋及石英等。
主要成分
黑钨矿(钨锰铁矿)(Wolframite)(Mn,Fe)WO4
黑钨矿的化学成分为(Fe,Mn)WO4, 晶体 属 单斜晶系 的氧化物矿物。矿物和条痕颜色均随铁、锰含量而变化,含铁愈多,颜色愈深,一般为褐红色至黑色,条痕黄褐色至黑褐色,金属光泽至半金属光泽,有一组完全的 亳州板面 解理 ,比重7.2-7.5, 莫氏硬度 4-4.5,一般具有弱磁性
。晶体形态呈板状或 柱状 。黑钨矿是FeWO-MnWO4类质同象系列的中间成员。此系列中,含FeWO4或MnWO4分子在80%以上的分别称为 钨铁矿 和 钨锰矿 。黑钨矿的英文名源自古 德语 wolf(令人不快的)和ram(浮渣),指当时 冶炼 含黑钨矿的锡 矿石 时,锡熔体表面出现浮渣,影响冶炼。
晶体化学
是钨铁矿(FeWO4)-钨锰矿(MnWO4)完全类质同像系列的中间成员。理论组成(wB%):钨铁矿 FeO 23.65,WO376.35;钨锰矿 MnO 23.42,WO376.58。习惯 上将 FeWO4>80 摩尔 %者称为钨铁矿;MnWO4>80mol%者称为钨锰矿;介于二者之间者称为黑钨矿。常见混入物有Mg、Ca、Nb、Ta、Sc、Y、Sn等。其中Nb、Ta、Sc可呈类质同像替代,更多的则呈微细 包裹体 存在。
结构形态
单斜晶系 ,Z=2; 钨锰矿 ,a0=0.4829nm,b0=0.5759nm,c0=0.4997nm,β=91。10';黑钨矿,a0=0.479nm,b0=0.574nm,c0=0.499nm,β=90。26'; 钨铁矿 ,a0=0.4753nm,b0=0.5709nm,c0=0.4964nm,β=90。[(Mn,Fe)O6] 八面体 以共棱方式沿c轴连接成折线状;[WO6]畸变八面体也共棱连接,并以4个角顶与[(Mn,Fe)O6]连接。∥(100)为似层状。
斜方柱晶类, 乙炔 /m(L2PC)。 晶体 常沿(100)呈厚板状或∥c轴呈短 柱状 ,有时呈柱状、毛发状等。主要单形:平行双面a、b、d、c,斜方柱n、w、k(图4-2-9)。完好晶体较少见。晶面上常有∥c轴的纵纹。依(100)或(023)成接触 双晶 。集合体多为板状。
物理性质
颜色和条痕均随Fe、Mn含量而变化,含Fe越高色越深, 钨锰矿 呈浅红、 浅紫 、褐黑色;黑钨矿为褐黑至黑色; 钨铁矿 黑色。条痕均较颜色浅, 钨锰矿 为黄褐-黄色,钨铁矿为暗褐-黑色。金刚光泽-半金属光泽。 解理 完全。性脆。硬度4~5.5。相对密度7.18~7.51,亦随Fe的含量增高而增大。富含Fe者具弱磁性。
偏光镜下:钨锰矿Ng=2.30~2.32,Nm=2.22,Np=2.17~2.20;2V≈73?(计算值);黑钨矿Ng=2.42~2.46,Nm=2.32,Np=2.26~2.31;2V=78?36'(计算值); 钨铁矿 Ng=2.414,Nm=2.305,Np=2.255;2V=68?。
产状与组合
黑钨矿和 钨锰矿 主要产于高温热液 脉石英 内及其云英岩化围岩中。矿脉常存在于 花岗石 侵入体顶部或近接触带围岩中,共生矿物有 锡石 、 辉钼矿 、 辉铋矿 、 砷黄铁矿 、 黄铁矿 、 黄铜矿 、 黄玉 、 绿柱石 、 电气石 等。钨锰矿亦可产于中低温热液脉中。
鉴定特征
板状晶形,颜色,条痕,一组完全 解理 ,密度大为其特征。易与 铁闪锌矿 相混,但铁闪锌矿呈粒状,多组解理、密度较黑钨矿 小可 区分。
工业应用
黑钨矿是最重要的钨矿石矿物,用途为生产钨各种深加工产品,主要用于生产钨的各种深加工产品。钨的特种 合金钢 被用于制造高速切削工具、炮膛、枪管、火箭发动机、火箭喷嘴、 坦克装甲 等。钨还用于制造灯丝及X射线发生器的阴极材料。合成材料 碳化钨 硬度很高,仅次于 金刚石 ,可用作钻头、车刀等。
分解工艺
先将 白钨矿 、黑钨矿各自磨细后分别进行碱压煮分解,固液比1:1.1-2.7,压煮温度140-200℃,压力0.3~1.1Mpa,时间为1~6小时。白钨矿碱分解, 氢氧化钠 的加入量为理论量的2.7-3.7倍,控制初始碱度为500~600g/l,分解完成后稀释过滤时加入理论量2~15%的含P0添加剂,控制碱度为150~200g/l,温度为70~80℃,过滤后的 钨酸钠 溶液不进行钨-碱分离,直接用于黑钨矿碱分解,控制初始碱度130~200g/l,加入理论量0.8~1.2倍的含PO3添加剂。
分解率达99%左右,可利用冶炼厂现有的通用压煮设备同时处理黑钨精矿、 白钨矿 、黑白钨混合矿、钨中矿和回收废钨渣。与酸法工艺比,污染程度大为降低;与其它碱法工艺比,省去钨-碱分离,减少了能耗及钨、碱的损耗,综合碱耗仅为理论量1.35倍左右。